수소 난류분류 확산연소장에 대한 연소모델의 검토

초록

환경오염문제가 점차 심각해지면서 각종 연소장치에서 발생하는 오염물질, 특히 NOx의 생성기구 및 예측법에 대한 체계적인 연구가 요구되고 있다. 대부분의 실용연소기에서 이용되는 난류화염에 대해 오염물질의 생성까지 예측하기 위해서는 유동에 대해 직접 수치계산 혹은 난류모델을 이용하고, 반응에 대해서는 연소모델을 이용하여 계산하는 것이 합리적이며, 그 연소모델로서는 소위 층류화염편모델(laminar flamelet model)이 권장되고 있다. 본 연구의 장기적 목표는 층류화염모델을 이용한 난류 연소장의 수치해석 기법의 개발이나 현 단계에서는 스칼라 소산율에 따른 층류화염편에 대한 데이터베이스 구축이 불충분하기 때문에 난류장의 스칼라 소산욜의 변동특성은 고려하지 못하였다. 본 연구에서는 수소난류분류 확산화염을 대상으로, 난류모델로서는 Janicka의 수정레이놀즈응력모델을 이용하고, 연소모델로서는 동일연료의 층류분류 확산화염의 계산결과에서 얻어진 층류화염편을 이용하여 수치계산을 수행하고 이 결과를 실험에서 얻어진 온도, 안정화학종 및 NO, NO2의 농도분포와 비교, 검토함으로써 층류화염편 연소모델의 유효성을 검토하고자 한다. 또 위 층류화염편모델에 의한 수치계산결과를 flame sheet 모델, 화학평형모델에 의한 수치계산결과와 비교, 검토하여 각 연소모델간의 차이점을 규명하고자 한다.